CN103016075A - 一种生物质能辅助燃煤的混合发电系统 - Google Patents

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叶学民
王佳
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Abstract

本发明公开了一种生物质能辅助燃煤的混合发电系统，该系统包括常规燃煤发电机组和生物质气化装置，所述常规燃煤发电机组包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、增压富氧燃烧锅炉、汽轮机、和发电机，所述汽轮机与低压加热器之间设有抽汽管路；所述生物质气化装置连接在低压加热器的抽汽管路上。

Description

一种生物质能辅助燃煤的混合发电系统
技术领域
本发明属于发电技术领域，具体涉及生物质能与增压富氧燃烧整体化混合发电系统，特别涉及利用生物质气化装置产生变动的蒸汽量作用于增压富氧燃烧发电机组回热系统某级低压加热器，实现降低发电煤耗、提高节能减排能力的目的。
背景技术
我国能源消费以煤为主，是世界上唯一以煤为主的能源消费大国。在现有的能源消费结构中，煤占68%。据国际能源机构预测，2030年煤炭仍占我国能源消费总量的60%。以煤为主的能源结构不仅对我国能源安全及能源发展战略构成威胁，而且不利于环境保护。据世界银行的统计报告显示，全球有20个污染最严重的城市，我国占了16个。因此，寻求新的可替代、无污染、可再生能源是我国现阶段亟待解决的战略问题。
火电厂是耗煤和CO2排放大户，通过提高火电机组参数和容量等措施实现节能减排的潜力有限。众多分离和捕捉CO2的方法目前看来不具备可观经济可行性。从可持续发展角度看，只有调整能源结构，实现低碳或者无碳代替化石能源，才是节能减排的一种有效手段。生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的世界第四大能源，由于其CO2净排放量近似于零，因此可有效减轻温室效应。我国拥有丰富的生物质能资源，理论生物质能资源为50亿吨标准煤，是目前总能耗的4倍，而实际利用率只有2%，可开发潜力巨大。通过将生物质能引入到增压富氧燃烧发电机组，在增压富氧燃烧技术的基础上进一步提高系统减排CO2的能力，可作为调整能源结构、促进低碳经济发展的一个方向。
发明内容
本发明的目的是通过将生物质气化装置产生的变动蒸汽量引入增压富氧燃烧发电机组回热系统某级低压加热器，提供一种生物质能与增压富氧燃烧整体化混合发电系统，在增压富氧燃烧技术的基础上进一步提高系统减排CO2的能力，可提高机组的经济性，促进可再生能源大规模开发利用，缓解一次能源紧张局面以及减少环境污染。
本发明的生物质能辅助燃煤的混合发电系统，包括常规燃煤发电机组和生物质气化装置，所述常规燃煤发电机组包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、增压富氧燃烧锅炉、汽轮机、和发电机，所述汽轮机与低压加热器之间设有抽汽管路；所述生物质气化装置连接在低压加热器的抽汽管路上。
优选地，所述低压加热器包括多个串联的低压加热器，各个加热器内的温度和压力按照介质流向逐个升高。更优选，所述各低压加热器之间以及初始低压加热器和凝汽器之间设有疏水管路，用以回收疏水及其热量。
优选地，所述高压加热器包括多个串联的高压加热器，各个加热器内的温度和压力按照介质流向逐个升高。更优选，所述各高压加热器之间以及初始高压加热器和除氧器之间设有疏水管路，用以回收疏水及其热量。
优选地，所述汽轮机包括多个串联的汽缸，各个汽缸内的压力按照介质流向逐个降低。更优选，所述汽轮机的各个汽缸与高压加热器、除氧器和低压加热器通过抽汽管路连接。
优选地，所述生物质气化装置的入口与低压加热器的出口连接，所述生物质气化装置的出口与低压加热器的抽汽管路连接。
优选地，所述生物质气化装置的入口与凝结水泵的出口连接，所述生物质气化装置的出口与低压加热器的抽汽管路连接，所述生物质气化装置与所述低压加热器并联。
本发明利用生物质气化装置加热部分给水产生变动的蒸汽量作用于增压富氧燃烧机组回热系统某级低压加热器，可解决单纯生物质能发电投资成本高、利用率低等问题，维持发电系统稳定性及连续性，实现深层次的节能减排。该系统从某级低压加热器或凝结水泵给水出口引出部分给水通过生物质气化装置进行加热，产生变动的蒸汽量引入到加热器进行放热，从而可替代甚至取代汽轮机抽汽，增大汽轮机出力。该系统综合利用生物质能和煤炭两种能源进行发电，使燃煤机组在相同发电量的情况下煤耗降低，减少了CO2排放，节约了煤炭和CO2减排成本。
附图说明
图1为本发明生物质能辅助燃煤的混合发电系统第一种连接示意图。
图2为本发明生物质能辅助燃煤的混合发电系统第二种连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明主要分为以下部分：1-增压富氧燃烧锅炉；2-汽轮机高压缸；3-汽轮机中压缸；4-汽轮机低压缸；5-发电机；6-第一级高压加热器；7-第二级高压加热器；8-第三级高压加热器；9-给水泵；10-除氧器；11-生物质气化装置；12-第一级低压加热器；13-第二级低压加热器；14-第三级低压加热器；15-第四级低压加热器；16-凝结水泵；17凝汽器。
图1为本发明第一种连接示意图，以生物质气化装置11作用于第一级低压加热器12为例。所述发电系统由增压富氧燃烧锅炉、汽轮机、发电机、高压加热器、给水泵、除氧器、生物质气化装置、低压加热器、凝结水泵、凝汽器组成，该系统流程为：从凝汽器17流出的凝结水经凝结水泵16后依次进入串联的第四级低压加热器15、第三级低压加热器14、第二级低压加热器13、第一级低压加热器12进行初步升温、升压，从第一级低压加热器给水出口处引出一定量给水送入生物质气化装置11进行加热，当达到该级加热器抽汽参数时，与该级抽汽混合成一股蒸汽对加热器进行放热，放热完成后通过疏水管路返回到热力系统。未引入生物质气化装置的其他给水通过除氧器10除氧，给水泵9升压后依次送入串联的第三级高压加热器8、第二级高压加热器7、第一级高压加热器6进行吸热，然后送入增压富氧燃烧锅炉1继续吸热，达到额定蒸汽参数后送入汽轮机高压缸2、汽轮机中压缸3、汽轮机低压缸4做功，驱动发电机5发电，做功完成后的蒸汽排往凝汽器，完成整个热力循环。其中，汽轮机的高压缸、中压缸和低压缸均有抽汽分别被引入高压加热器、除氧器、低压加热器，对加热器进行放热之后通过疏水管路返回到热力循环；第一级高压加热器6和第二级高压加热器7之间、第二级高压加热器7和第三级高压加热器8之间、第三级高压加热器8和除氧器10之间、第一级低压加热器12和第二级低压加热器13之间、第二级低压加热器13和第三级低压加热器14之间、第三级低压加热器14和第四级低压加热器15之间、第四级低压加热器15和凝汽器17之间分别设有疏水管路，以回收疏水及其热量，生物质气化装置11作用于其他某级低压加热器时，只需调整生物质气化装置的给水入口和工质蒸汽的出口，给水入口取生物质气化装置作用级加热器的给水出口，工质经加热达到加热器抽汽参数后引到该级加热器进行放热，放热完成后通过疏水管路返回到热力循环，其余流程与作用于第一级低压加热器类似。当生物质气化装置不能满足该级加热器的抽汽参数时，生物质加热系统退出运行，此时混合发电系统为单纯燃煤的常规发电机组。
本系统的另一种连接方式参见附图2。图2中生物质气化装置11从主给水管路引出部分给水的位置改为凝结水泵16出口处。系统工作流程中，从凝汽器17流出的凝结水经凝结水泵16后，抽出一部分送入生物质气化装置11进行加热，当被加热的工质参数达到某级低压加热器的抽汽参数时(图2以第一级低压加热器12为例)，引到该级加热器放热，放热完成后的蒸汽通过疏水管路返回热力系统，其余流程与第一种实施方式相同。
以某300MW机组为例，当生物质气化装置分别取代第四级低压加热器、第三级低压加热器、第二级低压加热器、第一级低压加热器抽汽时，燃煤机组节煤量达1.24~5.22g/kWh，CO2减排量达0.64~2.69万t/年，煤炭节约成本（取标准煤价为650元/t）达168.75~711.8万元/年，CO2减排节约成本达157.74~665.4万元/年，随着标准煤价升高，混合发电系统取得的经济效益更突出。

Claims (9)

1.一种生物质能辅助燃煤的混合发电系统，该系统包括常规燃煤发电机组和生物质气化装置，所述常规燃煤发电机组包括依次连接的凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、增压富氧燃烧锅炉、汽轮机、和发电机，所述汽轮机与低压加热器之间设有抽汽管路，其特征在于，所述生物质气化装置连接在低压加热器的抽汽管路上。
2.根据权利要求1所述生物质辅助燃煤的混合发电系统，其特征在于，所述低压加热器包括多个串联的低压加热器，各个加热器内的温度和压力按照介质流向逐个升高。
3.根据权利要求1所述生物质辅助燃煤的混合发电系统，其特征在于，所述高压加热器包括多个串联的高压加热器，各个加热器内的温度和压力按照介质流向逐个升高。
4.根据权利要求1所述生物质辅助燃煤的混合发电系统，其特征在于，所述汽轮机包括多个串联的汽缸，各个汽缸内的压力按照介质流向逐个降低。
5.根据权利要求2所述生物质辅助燃煤的混合发电系统，其特征在于，所述各低压加热器之间以及初始低压加热器和凝汽器之间设有疏水管路，用以回收疏水及其热量。
6.根据权利要求3所述生物质辅助燃煤的混合发电系统，其特征在于，所述各高压加热器之间以及初始高压加热器和除氧器之间设有疏水管路，用以回收疏水及其热量。
7.根据权利要求4所述生物质辅助燃煤的混合发电系统，其特征在于，所述汽轮机的各个汽缸与高压加热器、除氧器和低压加热器通过抽汽管路连接。
8.根据权利要求1所述生物质辅助燃煤的混合发电系统，其特征在于，所述生物质气化装置的入口与低压加热器的出口连接，所述生物质气化装置的出口与低压加热器的抽汽管路连接。
9.根据权利要求1所述生物质辅助燃煤的混合发电系统，其特征在于，所述生物质气化装置的入口与凝结水泵的出口连接，所述生物质气化装置的出口与低压加热器的抽汽管路连接，所述生物质气化装置与所述低压加热器并联。
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